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以(yǐ)太網交換機(jī)的參數(shù)配置問題

我(wǒ)要(yào)評論 2013/02/27 15:34:46 來源:綠色資源網 編輯:www.chithemodel.com [大(dà) ] 評論:0 點擊:225次

下麵文章進行(háng)有效的說明下(xià)以太(tài)網交換機的(de)參數配置問題,交(jiāo)換機(jī)根據工作協議層可以(yǐ)劃(huá)分為第二層交(jiāo)換(huàn)機、第三層交換機和第(dì)四層(céng)交換機,根據是否支持網管功能可以劃分 網管型交換機和非(fēi)網管理型交換機。

包轉發率標誌了(le)交換機(jī)轉發數據包能力的大小。單位一般位pps(包(bāo)每秒),一般交換(huàn)機的包(bāo)轉發率在幾十(shí)Kpps到幾百(bǎi)Mpps不等。包轉發速率是指交(jiāo)換(huàn)機每秒可(kě)以轉發多少百(bǎi)萬個數(shù)據包(Mpps),即交換機能同(tóng)時轉發(fā)的數據包的數量(liàng)。

包轉發率以數據包為單位體現了(le)交換機的交換能力。 其實決定包轉發率的一(yī)個重要指標就是交換機的(de)背(bèi)板(bǎn)帶寬,背板帶(dài)寬標誌(zhì)了(le)交換機(jī)總的數(shù)據交換能力。一台交換機的背板帶寬越高,所能處理(lǐ)數據的能(néng)力就越(yuè)強,也(yě)就是包轉發率越高。

交換機的背板帶寬交換機的背(bèi)板帶寬(kuān)是交(jiāo)換(huàn)機接口處理器或接口(kǒu)卡(kǎ)和數據總線(xiàn)間所能吞吐的最大(dà)數據量。背(bèi)板帶(dài)寬標誌了交(jiāo)換機總的數據交換能力,單位為Gbps,也(yě)叫交換帶寬,一般的交換機的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一台交(jiāo)換機的背板帶(dài)寬(kuān)越高(gāo),所能處理數據的能力就越強,但(dàn)同時設計成本也(yě)會越高。

但是(shì),我們如何去考察一個交換機(jī)的背板(bǎn)帶寬是否夠用呢?一般來講,我們應該從兩個方麵來考慮:

1)所有端口容量乘以(yǐ)端(duān)口數(shù)量之和(hé)的2倍應該(gāi)小於背板帶寬,這樣可實現全(quán)雙工無阻塞交換(huàn),證明交(jiāo)換(huàn)機具有發(fā)揮最大數(shù)據交換(huàn)性能(néng)的條件。

2)滿配置吞吐(tǔ)量(Mpps)=滿配置端口數×1.488Mpps,其中(zhōng)1個千兆端口在包(bāo)長為64字節(jiē)時的理論吞吐量為1.488Mpps。例如,一台最多可以提供64個千(qiān)兆端口的交換機,其滿配置吞吐量(liàng)應達到64×1.488Mpps=95.2Mpps,才能夠確保在所有端口均線速工作時,提供無阻塞的包交(jiāo)換。

如果一(yī)台交換機最多能夠(gòu)提供176個千兆端口,而宣稱的吞吐量不到261.8Mpps(176×1.488Mpps=261.8Mpps),那麽用戶有理由認為該(gāi)交換機采用的是有阻塞的結構設計。 一(yī)般是兩者都滿足的(de)交換機(jī)才是(shì)合格的(de)交換機。 背板(bǎn)帶寬資源(yuán)的利用(yòng)率與交換機(jī)的內部結構息息相關。

目前(qián)交換(huàn)機的內部結構主要有以下幾種:一是共享內存結構(gòu),這(zhè)種結構依(yī)賴中心(xīn)交換引擎來(lái)提供(gòng)全端(duān)口的高性能連接(jiē),由核心引(yǐn)擎(qíng)檢查(chá)每個輸入包以決(jué)定路由。這種(zhǒng)方法(fǎ)需(xū)要很大的內存(cún)帶寬(kuān)、很高的(de)管理費用。

尤(yóu)其是隨著(zhe)交換機端口(kǒu)的增加(jiā),中央(yāng)內(nèi)存的價格(gé)會很(hěn)高,因而交換機內核成(chéng)為性能實現的瓶頸;二(èr)是交叉(chā)總線(xiàn)結構,它可在端口(kǒu)間建(jiàn)立(lì)直接(jiē)的(de)點對點(diǎn)連接,這對於單(dān)點傳輸性能很好,但不適(shì)合多(duō)點傳輸;

三(sān)是混合交(jiāo)叉總線結構(gòu),這是一種混合交(jiāo)叉總(zǒng)線實現方式,它的設計思(sī)路是,將一體的交叉(chā)總線矩陣劃分成小的交叉矩陣,中間通過一條高性(xìng)能的(de)總線連(lián)接(jiē)。其(qí)優點是(shì)減少了交叉總線數,降(jiàng)低了成(chéng)本,減少了總線爭用;但連(lián)接交叉(chā)矩陣的總線成為新的性能瓶頸。

2、以(yǐ)太網交換機堆疊  交換機堆疊是通過廠(chǎng)家提供的一條專(zhuān)用連接電(diàn)纜,從一台交換機的"UP"堆疊端口直接連接到另一台交換機的"DOWN"堆疊端(duān)口。以實現單台(tái)交(jiāo)換機端口數的擴充。一般交(jiāo)換機(jī)能夠(gòu)堆疊4~9台。

為了使交換機(jī)滿足大型網絡對端口的數量要求,一般在較大型(xíng)網絡中都采用交換(huàn)機(jī)的堆疊方式來解(jiě)決(jué)。要注意的是隻(zhī)有可堆疊(dié)交換機才具備(bèi)這種端口(kǒu),所謂可堆疊交換機,就是指一個(gè)交換機中一(yī)般同時具有"UP"和"DOWN"堆疊端口(kǒu)。

當多個交(jiāo)換機(jī)連接在一起時,其作(zuò)用(yòng)就(jiù)像一個模塊化交換機一樣,堆疊在一起(qǐ)交換機可以(yǐ)當作一(yī)個單元設備來進行管理。一般情況下,當有多個交換機堆疊時,其中存在一個可(kě)管理交(jiāo)換機,利用可管理(lǐ)交換機(jī)可對此可堆疊式交換機中的(de)其他“獨立型交換機”進行管(guǎn)理。可堆(duī)疊式交換機可非(fēi)常方便地實現對(duì)網絡的擴充,是新建網絡時最為理想的選(xuǎn)擇。

堆疊中的所(suǒ)有交(jiāo)換機可視為一個(gè)整體的交換機來進行管理(lǐ),也就(jiù)是說(shuō),堆疊(dié)中所有的交換機從拓撲結構(gòu)上可視(shì)為一個(gè)交換機。堆棧在(zài)一起的(de)交(jiāo)換(huàn)機(jī)可以當作一台交換機來統一管理。

交換機(jī)堆疊技術(shù)采用(yòng)了專門的(de)管理模塊(kuài)和堆棧連接(jiē)電纜,這樣做的好處是,一方麵增(zēng)加了用戶端(duān)口,能夠(gòu)在交換機之(zhī)間(jiān)建立一條較寬的寬帶(dài)鏈(liàn)路,這樣每個實際使用的用(yòng)戶帶(dài)寬就(jiù)有可(kě)能(néng)更寬(隻有在並不是所有端(duān)口都(dōu)在使用情況下)。另(lìng)一方麵多個交換(huàn)機(jī)能夠作為一個大的交換機,便於(yú)統(tǒng)一管理(lǐ)。

3、交換方式目前(qián)交(jiāo)換(huàn)機在傳送源和目的端口的數據包時通常采用直通式交換、存儲(chǔ)轉發式和(hé)碎片(piàn)隔離(lí)方式三種數據包(bāo)交換方式。目前的存儲轉發式是交換機的主流(liú)交換(huàn)方式。

(1)、直通交換(huàn)方式(Cut-through) 采用直通(tōng)交換方式的以太網交換機可以理解為(wéi)在各端口間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機。它在輸入(rù)端口檢測到一個數據包時,檢查該包的包頭,獲取包的目的地址,啟動內部的動態(tài)查找表轉換成相應(yīng)的(de)輸出端(duān)口,在(zài)輸入(rù)與輸出交叉處接通,把數(shù)據包直(zhí)通到相應的端口,實現(xiàn)交換功能。

由於它隻(zhī)檢查數據包的(de)包頭(通常隻(zhī)檢查(chá)14個字節),不需要存儲,所以切入方式(shì)具(jù)有延遲小,交換速度快的優點(diǎn)。所謂(wèi)延遲(Latency)是指數據包進入一個網絡設備到離開該設備所花的時間。

它的缺點主(zhǔ)要有三個方麵:一是因(yīn)為數據包(bāo)內容並沒有被以(yǐ)太(tài)網交換機保存下來,所以無法(fǎ)檢查所傳(chuán)送的數據包是否(fǒu)有誤,不能提供錯誤檢測能(néng)力;第(dì)二(èr),由於(yú)沒有緩存,不能將具有不同速(sù)率的輸入/輸(shū)出端口直接接通,而且(qiě)容易丟(diū)包。

如果(guǒ)要連到高速網絡上,如提供快速以(yǐ)太網(100BASE-T)、FDDI或ATM連(lián)接,就不能簡單地將輸入/輸(shū)出端口“接通”,因為輸入/輸出端口間有速度(dù)上的差異(yì),必須提供緩存;第三,當以太網交換機(jī)的端口增加時,交換(huàn)矩陣變(biàn)得越來越複雜(zá),實現起來(lái)就越困難。

(2)、存儲轉發方式(Store-and-Forward) 存儲轉發(Store and Forward)是計算(suàn)機網絡領域使(shǐ)用得最為廣泛(fàn)的技術之一,以(yǐ)太網交換機的控製器先將輸(shū)入端口(kǒu)到來(lái)的數(shù)據包(bāo)緩存起來(lái),先檢查數據包是否(fǒu)正(zhèng)確(què),並過濾掉衝突(tū)包錯誤。

確定包(bāo)正確後,取出目的地址,通過(guò)查(chá)找(zhǎo)表找到想要(yào)發送的輸出端口地址,然後將(jiāng)該包發送出去。正因如此,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發方式在(zài)數據處理時延時大(dà),這(zhè)是它的不足,但是它可以對(duì)進入交換機的數據包進行(háng)錯誤(wù)檢測,並且(qiě)能支持(chí)不同速度的輸入/輸出端口(kǒu)間的交(jiāo)換,可有效地改善網絡性(xìng)能。

它的另一優點(diǎn)就是這種交(jiāo)換方式支持不(bú)同(tóng)速度端口間的轉換,保(bǎo)持高速(sù)端(duān)口和低速端口間協同工作。實(shí)現的辦法是(shì)將(jiāng)10Mbps低速包存儲起來,再通過100Mbps速(sù)率轉發(fā)到端口上(shàng)。

(3)、碎片隔離式(Fragment Free) 這是(shì)介於直(zhí)通式和(hé)存儲轉發式之間的一種解(jiě)決方案。它在轉發前先檢查數據(jù)包的長度是否(fǒu)夠64個(gè)字節(512 bit),如果(guǒ)小於64字(zì)節,說明是(shì)假包(或稱殘幀),則丟棄(qì)該包;如果大於(yú)64字節,則發送該包。該方式(shì)的數據處(chù)理(lǐ)速度比存儲轉發方式快,但比直(zhí)通式慢,但由(yóu)於能夠避免殘幀的轉發,所以被廣泛應用於(yú)低檔交換機中。

使用這(zhè)類交換技(jì)術的交(jiāo)換機一(yī)般是(shì)使用了(le)一種特殊的緩存。這(zhè)種緩存(cún)是一種先進先出的(de)FIFO(First In First Out),比(bǐ)特從一(yī)端(duān)進入(rù)然後再以同樣的順序從另一(yī)端(duān)出來。當幀(zhēn)被接(jiē)收時,它被保(bǎo)存在FIFO中。

如果幀(zhēn)以(yǐ)小於512比特的長度(dù)結束,那麽(me)FIFO中的內容(殘幀)就會被(bèi)丟棄。因此,不存在普通直通(tōng)轉發交換機存在的殘幀(zhēn)轉發問(wèn)題,是一個非常好的(de)解決方案。數據包在轉發之前將(jiāng)被(bèi)緩存保存下(xià)來,從而確保碰撞碎(suì)片(piàn)不通(tōng)過網絡傳播,能夠在很(hěn)大(dà)程度上提(tí)高網絡傳(chuán)輸效率。

關鍵詞:以太網,交換機

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